具有大進(jìn)給力的納米級熱驅(qū)動部件研究.pdf

1、為了實現(xiàn)具有進(jìn)給力的納米級進(jìn)給，根據(jù)國內(nèi)外納米級驅(qū)動部件的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，結(jié)合國家“863”高科技計劃資助項目“具有大進(jìn)給力的納米級驅(qū)動部件關(guān)鍵技術(shù)的研究”，本文首次提出一種在準(zhǔn)靜態(tài)條件下使用的具有雙邊對稱結(jié)構(gòu)的納米級熱驅(qū)動部件設(shè)計方案，并且研制納米級熱驅(qū)動部件及試驗系統(tǒng)。為了解決納米級熱驅(qū)動部件控制精度和響應(yīng)速度之間的矛盾，針對非線性、時變的特點，提出一種補(bǔ)償措施和一類多階指數(shù)函數(shù)逐級遞推的建模方法，然后，利用此補(bǔ)償措施和建模方法

2、，建立納米級熱驅(qū)動部的廣義數(shù)學(xué)模型，并開展相應(yīng)的控制策略研究。論文內(nèi)容包括： 第一章，闡述了超精密加工的重要意義，結(jié)合國內(nèi)外納米級驅(qū)動部件的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出了本文的研究內(nèi)容，及各章節(jié)的安排。 第二章，首次提出雙邊對稱驅(qū)動的具有大進(jìn)給力的納米級熱驅(qū)動部件結(jié)構(gòu)，研究驅(qū)動部件進(jìn)給量與輸入功率、轉(zhuǎn)化效率、物理參數(shù)、幾何參數(shù)，以及環(huán)境因素之間的關(guān)系，并且分析驅(qū)動部件的響應(yīng)特性和非線性特性。 第三章，從導(dǎo)熱微分方程出

3、發(fā)，建立納米級熱驅(qū)動部件的數(shù)學(xué)模型，并且針對一類時間常數(shù)相差較大的多階指數(shù)函數(shù)，首次提出一種多階指數(shù)函數(shù)的逐級遞推式擬合算法。最后，利用可控系統(tǒng)極點可以任意配置的原理，通過零極點相消建立納米級熱驅(qū)動部件的廣義數(shù)學(xué)模型，從而為解決驅(qū)動速度和控制精度之間的矛盾提供基礎(chǔ)。 第四章，為了兼顧納米級熱驅(qū)動部件的魯棒性、響應(yīng)速度和控制精度，研究基于廣義數(shù)學(xué)模型的改進(jìn)型滑模變結(jié)構(gòu)控制策略、逐級遞推式滑模變結(jié)構(gòu)白適應(yīng)控制策略和基于懲罰函數(shù)的多模

4、態(tài)平穩(wěn)過渡策略。 第五章，介紹納米級熱驅(qū)動部件的硬件電路及其軟件設(shè)計要點，闡述以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，介紹納米級熱驅(qū)動部件試驗系統(tǒng)的硬件和軟件，首次提出基于半主動控制的絕熱模塊和基于半導(dǎo)體致冷器控制的熱流控制模塊，說明高精度電感測位儀的二次儀表與測控計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，以及測控計算機(jī)的軟件開發(fā)。 第六章，在納米級熱驅(qū)動部件試驗系統(tǒng)上進(jìn)行驅(qū)動部件的試驗及應(yīng)用研究，重點開展基于廣義數(shù)學(xué)模型的改進(jìn)型滑模變結(jié)構(gòu)控制、逐級遞推式滑